CN101118167A

CN101118167A - 一种多信号测速计长传感器

Info

Publication number: CN101118167A
Application number: CNA2007100705676A
Authority: CN
Inventors: 陈德传
Original assignee: Hangzhou Electronic Science and Technology University
Current assignee: Hangzhou Dianzi University; Hangzhou Electronic Science and Technology University
Priority date: 2007-08-28
Filing date: 2007-08-28
Publication date: 2008-02-06

Abstract

本发明涉及线速度检测、输送量或产量计量的多信号输出的光电脉冲式传感器。现有的检测器件输出信号单一、不易后续处理。本发明在同轴上平行设置有两个相同规格的滚轮和相同形状的正交编码盘，正交编码盘沿圆周方向间隔设置有检测齿和检测槽，两个正交编码盘的检测齿和检测槽错开设置，错开位置的大小为一个检测齿的一半；对应每个正交编码盘位置设置有槽形光电开关，槽形光电开关与信号处理电路板连接。本发明结构简单、检测精度高、输出信号功能多、后续应用处理简便，可以广泛使用在各类带材、线材及管材等加工、生产过程中。

Description

一种多信号测速计长传感器

技术领域

本发明属于工业传感器技术领域，尤其是涉及关于运动物体的线速度检测、输送量或产量计量的多信号输出的光电脉冲式传感器。适于各类带材、线材、管材等加工、生产过程中对线速度与计长(即：输送量或产量计量的简称)的监控。

背景技术

在诸如软包装印刷、塑料薄膜加工生产、纸品、纺织物、胶带、金属箔带、电线电缆、绳缆等各类带材、线材、及管材等加工、生产过程中，对线速度与计长的测控是各类生产中的基本要求，并希望传感器输出的信号要方便于后续不同需求的处理。而现有的检测方法主要有两种：一是小车型滚轮接触式的传感器，采用光电开关直接输出，其不足之处在于输出信号单一、不易后续处理且无方向信号、适应的车速不高，如专利号为ZL96232290.3的测长测速传感装置，使用的滚轮直径为65.5mm，输出信号有：每转输出的脉冲数分别为4、60、120、250 P/R，脉冲当量非整数(分别为51.4435mm/P、3.4296mm/P、1.7148mm/P、0.8231mm/P)，难以与标准的后续仪表连接；二是在光电编码器(PG)产品基础上加装检测滚轮，一般为单轮式，其不足之处在于后续信号处理量较大，易打滑，且难以成为通用型产品。

发明内容

本发明的目的就是克服现有的线速度检测、计长传感器存在的信号单

一、后续仪表或系统使用时软件或硬件处理工作量大、及无辨向功能及易打滑等问题，提供一种结构简单、通用性强、安装方便的可分别适于要求不同分辨率的测速、计长、及运动辨向功能的光电脉冲式传感器。

本发明包括外壳，外壳两侧对应设置有两个相同规格的滚轮，两个滚轮的轮心与穿过外壳的转轴连接。外壳内平行设置有两个相同规格和形状的正交编码盘，两个正交编码盘的盘心与转轴固定连接。正交编码盘为圆片型，盘心设置有安装孔，沿圆周方向间隔设置有检测齿和检测槽，每个正交编码盘的检测齿和检测槽数量和形状相同。两个正交编码盘的检测齿和检测槽错开设置，错开位置的大小为一个检测齿的一半。外壳内对应两个正交编码盘设置有两个槽形光电开关，每个槽形光电开关的发射端和接收端设置在正交编码盘的两侧，并与检测齿和检测槽位置对应。两个槽形光电开关的信号输出端与外壳内的信号处理电路板连接，外壳上固定设置的航空连接件与信号处理电路板连接。

信号处理电路板的印刷电路板上固定设置有信号输入连接件、RC滤波器、施密特触发器、CPLD芯片(可编程逻辑器件)、OC门驱动器、5V稳压电源、3.3V稳压电源、有源晶振、信号输出连接件。其中，信号输入连接件的输入端与两个槽形光电开关的信号输出端连接，其输出端与RC滤波器的输入端连接，RC滤波器的输出端与施密特触发器的输入端连接，施密特触发器的输出端与CPLD芯片连接；信号输出连接件的输出端与航空连接件连接，其输入端与OC门驱动器的输出端连接，OC门驱动器的输入端与CPLD芯片连接，有源晶振与CPLD芯片信号连接；5V稳压电源的输出端分别与信号输入连接件、RC滤波器、施密特触发器、OC门驱动器和3.3V稳压电源的输入端电连接，信号输出连接件与5V稳压电源的输入端连接，3.3V稳压电源的输出端与有源晶振和CPLD芯片连接。

本发明中的槽形光电开关、信号输入连接件、RC滤波器、施密特触发器、CPLD芯片、OC门驱动器、5V稳压电源、3.3V稳压电源、有源晶振、信号输出连接件和航空连接件均采用现有的成熟产品，可通过市场取得。例如：信号输入连接件和信号输出连接件采用CH2.54型连接件、施密特触发器采用CD40106施密特触发器、CPLD芯片采用EPM3032ATC44可编程逻辑器件、OC门驱动器采用MC1413 OC门驱动器、5V稳压电源采用LM7805稳压电源、3.3V稳压电源采用DF1117-3.3稳压电源、有源晶振采用2.048MHz-3.3V有源晶振、航空连接件采用Y4-7TK/7ZJ航空连接件。

本发明的有益效果是：结构简单、特点突出，尤其是正交编码盘的加工简单、安装容易且精度易保证，输出信号功能多、后续应用处理简便，其中的当量为(1/10)m/P、(1/100)m/P的脉冲信号适于计长用途，用户可根据所需的计长分辨率或后续仪表、PLC等输入接口电路的响应速度进行选择；当量为(1/60)m/P的脉冲信号特别适于数字测速应用，因该当量的脉冲信号频率f₁(Hz)的数值就等于当时的被测物运动线速度V₁(m/min)，即：V₁＝f₁，而无需再做任何换算，且用最普通、廉价的数字频率计等即可作数字式线速度检测及显示仪表，而当量为(1/120)m/P的脉冲信号则适于特殊的需进一步提高数字测速实时性的场合。本发明在诸如软包装印刷、塑料薄膜加工生产、纸品、纺织物、胶带、金属箔带、电线电缆、绳缆等各类带材、线材、及管材等加工、生产过程中用途广泛、使用方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中正交编码盘的结构示意图；

图3为图1中两个正交编码盘的位置关系示意图；

图4为图1中信号处理电路板的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，多信号测速计长传感器包括外壳4，外壳4两侧对应设置有两个相同规格的滚轮1，两个滚轮1的轮心与穿过外壳4的转轴7连接。外壳4内平行设置有两个相同规格和形状的正交编码盘2，两个正交编码盘2的盘心与转轴7固定连接。外壳4内对应于两个正交编码盘2设置有两个槽形光电开关3，每个槽形光电开关3的发射端和接收端设置在正交编码盘2的两侧。两个槽形光电开关3的信号输出端与外壳4内的信号处理电路板5连接，外壳4上固定设置的航空连接件6与信号处理电路板5连接。

如图2所示，正交编码盘2为圆片型，盘心设置有安装孔8，沿圆周方向间隔设置有检测齿9和检测槽10，每个正交编码盘2的检测齿9和检测槽10数量和形状相同。槽形光电开关3的发射端和接收端与检测齿9和检测槽10位置对应。

如图3所示，两个正交编码盘2-1(实线部分)和2-2(虚线部分)的检测齿(9-1和9-2)以及检测槽(10-1和10-2)错开设置，错开位置的大小为一个检测齿的一半。

如图4所示，信号处理电路板的印刷电路板上固定设置有CH2.54型信号输入连接件11、RC滤波器12、CD40106施密特触发器13、EPM3032ATC44可编程逻辑器件14、MC1413 OC门驱动器16、LM7805 5V稳压电源19、DF1117-3.3V稳压电源18、2.048MHz-3.3V有源晶振15、CH2.54型信号输出连接件17。

其中，CH2.54型信号输入连接件11的输入端与两个槽形光电开关3的信号输出端连接，其输出端与RC滤波器12的输入端连接，RC滤波器12的输出端与CD40106施密特触发器13的输入端连接，CD40106施密特触发器13的输出端与EPM3032ATC44可编程逻辑器件14连接；CH2.54型信号输出连接件17的输出端与Y4-7TK/7ZJ航空连接件6连接，其输入端与MC1413 OC门驱动器16的输出端连接，MC1413 OC门驱动器16的输入端与EPM3032ATC44可编程逻辑器件14连接，2.048MHz-3.3V有源晶振15与EPM3032ATC44可编程逻辑器件14信号连接；5V稳压电源的输出端分别与信号输入连接件11、RC滤波器12、施密特触发器13、OC门驱动器16和3.3V稳压电源19的输入端电连接，信号输出连接件17与LM78055V稳压电源19的输入端连接，DF1117-3.3V稳压电源18的输出端与2.048MHz-3.3V有源晶振15和EPM3032ATC44可编程逻辑器件14连接。

工作中，滚轮1与被测的运动体或与带材、线材、管材等被测物的传输辊表面接触，当被测的运动体或传输辊运动时则带动传感器滚轮1--转轴7--两片正交式编码盘2作同步转动，两片正交式编码盘2边缘平均分布有检测齿9和检测槽10，这些检测齿9和检测槽10在槽形光电开关3中周期性通断光路，使得槽形光电开关2发出脉冲信号，经CH2.54型信号输入连接件11、RC滤波器12、CD40106施密特触发器13等硬件抗干扰滤波、整形后，两路正交脉冲输入到EPM3032ATC44可编程逻辑器件14，经EPM3032ATC44可编程逻辑器件14处理后输出被测物运动方向电平信号，及脉冲当量分别为(1/10)m/P、(1/60)m/P、(1/100)m/P、(1/120)m/P的脉冲频率信号，这些信号通过MC1413的OC门驱动器16、CH2.54型输出连接件17、Y4-7TK/7ZJ航空连接件6等输出。此外、EPM3032ATC44可编程逻辑器件14的时钟来自2.048MHz-3.3V有源晶振15，外部供电电源为9～24VDC，经Y4-7TK/7ZJ航空连接件6输入，并经信号处理电路5中的LM7805 5V稳压电源19、DF1117-3.3V稳压电源18后给信号处理电路5中的各部分供电，EPM3032ATC44可编程逻辑器件14的程序由PC机下载。

Claims

1.一种多信号测速计长传感器，包括外壳，其特征在于外壳两侧对应设置有两个相同规格的滚轮，两个滚轮的轮心与穿过外壳的转轴连接；外壳内平行设置有两个相同规格和形状的正交编码盘，两个正交编码盘的盘心与转轴固定连接；所述的正交编码盘为圆片型，盘心设置有安装孔，沿圆周方向间隔设置有检测齿和检测槽，每个正交编码盘的检测齿和检测槽数量和形状相同；两个正交编码盘的检测齿和检测槽错开设置，错开位置的大小为一个检测齿的一半；外壳内对应两个正交编码盘设置有两个槽形光电开关，每个槽形光电开关的发射端和接收端设置在正交编码盘的两侧，并与检测齿和检测槽位置对应；两个槽形光电开关的信号输出端与外壳内的信号处理电路板连接，外壳上固定设置的航空连接件与信号处理电路板连接；

所述的信号处理电路板的印刷电路板上设置有信号输入连接件、RC滤波器、施密特触发器、可编程逻辑器件、OC门驱动器、5V稳压电源、3.3V稳压电源、有源晶振、信号输出连接件；其中，信号输入连接件的输入端与两个槽形光电开关的信号输出端连接，其输出端与RC滤波器的输入端连接，RC滤波器的输出端与施密特触发器的输入端连接，施密特触发器的输出端与可编程逻辑器件连接；信号输出连接件的输出端与航空连接件连接，其输入端与OC门驱动器的输出端连接，OC门驱动器的输入端与可编程逻辑器件连接，有源晶振与可编程逻辑器件信号连接；5V稳压电源的输出端分别与信号输入连接件、RC滤波器、施密特触发器、OC门驱动器和3.3V稳压电源的输入端电连接，其输入端与信号输出连接件连接，3.3V稳压电源的输出端与有源晶振和可编程逻辑器件连接。